【摘要】新時代教育背景下，物理實驗教學受到更多的重視。在傳統(tǒng)的物理教學中，部分教師往往忽略了實驗學習對于學生綜合素養(yǎng)發(fā)展的推動作用，所開展的實驗教學流于形式。文章以人教版初中物理教材為例，結合實際教學案例，探討深度學習理論下開展物理實驗教學和探究的策略，以期促進學生學習能力發(fā)展和綜合素養(yǎng)提升。

【關鍵詞】深度學習；初中物理；實驗教學

作者簡介：宣海軍（1979—），男，江蘇省南通市通州區(qū)育才中學。

實驗是物理學科的基礎。在實驗教學中，教師應重視探究式教學，促進學生在實驗中深入思考，培養(yǎng)學生的學習能力以及實踐意識。深度學習理論下的物理實驗教學通過問題情境創(chuàng)設以及思維引導等多元化手段強化學生在實驗學習中的探究意識，從思維層面激發(fā)學生的主觀能動性和物理創(chuàng)造意識，從而實現學生綜合素養(yǎng)的提升［1］。

一、聚焦高階思維，探析物理實驗教學的指標

深度學習視域下的物理實驗教學應以培養(yǎng)學生的物理思維以及深度探究能力為核心目標優(yōu)化實驗教學流程，在提升學生實驗探究能力的同時，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。因此，教師應重視對學生批判思維、合作探究思維以及邏輯推理思維的培養(yǎng)，通過認知、交往以及操作等方式加深學生對物理實驗探究過程的認識。

（一）認知，生成批判意識

認知建立階段是培養(yǎng)學生批判意識的關鍵時刻。在這一階段，學生尚未建立明確的物理認知，對相關概念和實驗現象不夠清晰。教師應準確把握這一時機，通過問題引導促進學生批判意識的形成，進而使學生形成科學的物理認知。

在教學“聲音的產生與傳播”這一課時，教師可以準備真空泵、玻璃罩以及鬧鐘等，引導學生驗證聲音傳播的條件。根據現有器材，教師可以將學生分成三個小組，讓每個小組分別將鬧鐘放在空氣、玻璃罩以及用真空泵抽出空氣的玻璃罩中。學生可以觀察到：三個小組的實驗中，鬧鐘都出現了震動的現象，并且都可以聽到鬧鈴聲音，不過在第三組實驗中鬧鐘聲音明顯比前兩組實驗小。此時，教師可以鼓勵學生分析第三組實驗過程是否完全抽出空氣以及真空是否可以作為聲音傳播的媒介。在批判性思維的引導下，學生進一步展開實驗，驗證了第三組實驗中玻璃罩未完全抽出空氣，從而導致依然可以聽到鬧鐘聲，最終得出結論：聲音的傳播需要介質，真空不能傳聲。這個實驗過程有效地培育了學生的高階物理思維，并助力學生建立科學準確的物理認知。

（二）交往，加強小組合作

物理實驗的步驟和器材十分繁雜，往往需要學生以小組的形式共同完成實驗探究。而小組合作探究的過程是促進學生發(fā)散思維、深度學習的關鍵。因此，教師應注重實驗教學中學生的交往與合作，培養(yǎng)學生交流合作的意識和能力，促進學生綜合素養(yǎng)的提升。

在教學“凸透鏡成像的規(guī)律”這一課時，教師可以對學生進行分組，讓學生合作展開實驗探究。小組實驗中，學生需要先確定實驗過程，再根據不同的像距 v 和物距 u 組合分成多組對照實驗，然后各自負責記錄一組實驗現象。最后，學生小組一起對實驗現象進行分析得出結論：當 u >2 f（ f 為凸透鏡焦距），且 f < v <2 f 時，有倒立縮小的實像；當 f < u <2 f ，且 v >2 f 時，有倒立放大的實像；當 u = f 時得到一束平行光，不會成像。在合作式實驗探究中，學生對實驗方案設計和操作過程有了更直觀的體驗，同時在交流討論的過程中認真地吸取了組內成員的各種思維方式和實驗想法，這對于促進學生物理思維的發(fā)展有著積極的意義。

（三）操作，指導邏輯推理

操作能力是物理實驗教學中的重要能力。許多的物理操作過程隱含著物理邏輯推理規(guī)律，理解不同操作對應的規(guī)律對于學生實現深度探究有著積極的促進作用。因此，教師應注重實驗細節(jié)，引導學生加強對操作細節(jié)的探究。

在實驗“測量物質的密度”中，通常的實驗流程為分別用天平和量筒測量物體的質量和體積，然后根據密度公式ρ=m/v求解物體密度。在這一過程中，學生會發(fā)現實驗流程中多次強調兩個操作細節(jié)，一是要先測量質量，然后再將物體放入裝有水的量筒中測量體積；二是用量筒讀數時，視線應與凹液面最低處平齊。教師可以引導學生探究這兩個操作細節(jié)，讓學生了解到：如果先將物體放入水中，再拿出來測量質量的話，會有部分水殘留在物體表面，導致測量誤差；俯視或者仰視讀數的話分別會導致結果偏高和偏低，導致讀數誤差。教師引導學生關注實驗操作細節(jié)，可以使學生更深入地理解實驗設計中每個環(huán)節(jié)的意義，掌握其中隱含的物理邏輯規(guī)律，從而促進學生實驗能力和綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

二、基于認知需求，拓展物理實驗教學的途徑

深度學習視域下物理實驗教學的宗旨在于調動學生的主觀能動性，促使學生在實驗過程中深入思考，通過對實驗現象和過程的觀察進行知識體系深度建構。因此，教師應準確把握學生的心理認知需求，通過任務驅動、項目學習以及融入生活問題等途徑調動學生的主動性，增強學生實驗探究的主動意識［2］。

（一）任務驅動，建立知識體系

任務驅動式教學可以為學生提供明確的任務引導，促使學生有序開展實驗探究活動，建立知識體系。在任務驅動式教學中，教師應基于實驗教學內容設計具有層次性的任務驅動問題，引導學生在實驗中實現深度探究。

在教學“光的反射”這一課時，教師需要根據激光筆、光屏和平面鏡設計實驗，讓學生對光的反射規(guī)律進行探究，從而掌握光的反射規(guī)律。實驗前，教師可以向學生提出任務驅動問題：“觀察光屏，分析反射、入射光線的角度有怎樣的位置關系？調整光線的入射角度，觀察反射光線的角度有怎樣的變化？分析兩者的數量關系。”問題可以引導學生有目的地開展實驗探究，在實驗過程中重點關注和記錄實驗現象，通過總結分析得出反射規(guī)律：入射、反射光線處于同一平面，并且兩光線分別處于法線兩側，形成的夾角大小相等。在任務驅動式教學中，學生的實驗開展有了明確的目標，他們可以有針對性地觀察、分析相關的現象和過程，并且在梯度性任務的完成中實現物理知識的深度探究。

（二）項目學習，延伸時間空間

基于項目式學習拓展課堂內容，拓寬學生的視野，是實現深度學習視域下物理實驗教學的有效方法。項目式物理實驗教學應靈活運用網絡資源和多媒體教學設備，依托項目主題對實驗內容進行拓展延伸，讓學生的思維跳出課本的局限，向深處、廣處發(fā)展。

比如，在教學“電壓、電阻”這一章時，教師可以依據項目式學習主題，引導學生探究影響物體電阻的因素，再帶領學生通過控制變量法依次對物體的材料、長度、粗細以及溫度等因素進行實踐探究。在此基礎上，教師可以通過多媒體設備引入一些相關的前沿技術，包括超導材料的研究，不同狀態(tài)下人體安全電壓、特高壓傳輸等，然后引導學生基于實驗結果分析不同研究中與電阻相關的基本原理。比如在設計超導材料時，需要嚴格控制溫度，這證明了溫度對阻值大小的影響。在項目式實驗探究中，學生不僅掌握了相應的物理規(guī)律，同時還掌握了與之相關的生活應用和前沿技術，這對于培養(yǎng)學生的學習能力、促進學生深度學習有著積極的意義。

（三）融入生活，解決具體問題

融入生活元素、調動生活經驗是提高學生課堂積極性的有效方法。深度學習視域下的初中物理實驗教學應以生活實際問題為課堂切入點，調動學生的生活經驗，促使學生通過實驗探究解決具體問題，實現問題解決能力的培養(yǎng)。

以“摩擦力”這一課的教學為例。在開展實驗探究之前，教師可以先引入生活問題：“為什么拔河比賽前會清理場地，去除地面的沙子和石子？冬季下雪的時候應該怎么做才能防止汽車輪胎打滑？”學生紛紛積極回答：“拔河比賽前清理場地是為了增加運動員腳底與地面的摩擦力。”“冬季汽車可以采取增加防滑鏈、更換雪地胎等措施防止輪胎打滑?！敝?，教師可以引導學生開展實驗，探究影響摩擦力大小的各種因素。在實驗中，學生通過改變接觸面粗糙程度、物體的質量兩種因素，用測力計分別測量不同條件下拉力的讀數，以此得到摩擦力的大小。通過實驗，學生可以發(fā)現粗糙的表面和更大的壓力都會加大摩擦力。生活問題可以快速引發(fā)學生的共鳴，推動學生進行課堂實驗探究，從而驗證物理規(guī)律，在解決生活問題的過程中實現物理知識的深度探究和邏輯思維能力的發(fā)展。

三、指向心理特點，創(chuàng)新物理實驗教學的策略

初中階段的學生尚處于感性認知階段，直觀形象的課堂教學能夠激發(fā)學生的探究興趣。因此，教師應基于學生這一心理特點，創(chuàng)新物理實驗教學策略，通過情境式、互動式以及應用式課堂的創(chuàng)設，促使學生在實驗學習中實現深度探究。

（一）情境式，滲透社會責任

情境式物理實驗課堂旨在將物理實驗探究融入真實的生活情境和生活問題中，讓學生在完成物理知識探究的同時，獲取直接的物理知識應用體驗，促使學生形成用物理學知識促進社會發(fā)展進步的責任意識。在情境式物理實驗探究環(huán)境下，學生可以獲取知識和生活的雙重體驗，從而促進實驗過程中的深度探究。

在教學“滑輪”這一課時，教師可以結合定滑輪、動滑輪以及滑輪組的不同應用場景搭建課堂學習情景，引領學生通過實驗探究發(fā)現滑輪對于生活和工作的重要作用。例如，教師可以創(chuàng)設生活情境：“某建筑工地需要將建筑用砂和水泥運送到三樓，在沒有電梯的情況下，他們應該如何借助滑輪實現這一需求？”基于這一情景，教師可以引導學生設計縮比實驗，在課堂中探究不同滑輪對于做功帶來的改變。通過探究，學生發(fā)現定滑輪可以通過繩子改變用力方向，將樓下的物品運送到樓上；而動滑輪可起到省力的作用，在樓下只需用一般的力就可將物品運送到樓上。在情境式物理實驗中，學生不僅僅是進行單純的實驗探究，而是在具體的生活問題引領下，通過實驗探究解決問題的方法，這個過程不僅能夠提升學生的探究能力，同時對于發(fā)展學生的物理應用意識和社會責任感有著積極的意義。

（二）問題式，啟發(fā)個性靈感

問題式課堂是指教師通過在課上設計實驗問題，引領學生通過互動交流共同解決問題的一種教學策略。在解決問題的過程中，學生會出現激烈的思維碰撞，從而促進靈感的迸發(fā)。因此，教師應結合實驗內容引導學生在課堂中進行交流互動，借助學生的靈感碰撞促進學生的深度學習。

在教學“串、并聯(lián)電路中電壓、電流的規(guī)律”這一部分內容時，教師需要引導學生分析并驗證兩種電路形式中各器件和支路電流電壓之間的關系。對于這一實驗，教師首先需要提出問題引導學生互動討論，并提出初步的猜想。如教師可以提問：“串聯(lián)電路中各個器件都處于同一支流中，它們的電壓電流具有怎樣的關系？并聯(lián)電路中所有的支路與電源并聯(lián)，它們的電流電壓具有怎樣的關系？”在互動討論中，學生根據串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的特點分析出兩者分別具有電流和電壓相等的特征，在此基礎上，進一步思考兩種電路中的電壓和電流具有怎樣的關系?；谑睾愕乃枷?，部分學生在討論中提出“總電壓和電流具有相加相等的特性”。教師需要捕獲學生的不同靈感，引導學生開展實驗，驗證相關想法。在互動交流中，學生可以大膽發(fā)言，提出自己的想法，實現思維的碰撞和靈感的激發(fā)，這對于促進課堂中的深度探究和實驗驗證有著重要的作用。

（三）實驗式，鼓勵發(fā)明創(chuàng)造

物理來源于生活，也應用于生活。教師結合生活引領學生探究物理知識在實際應用中的重要作用，不僅可以有效地培養(yǎng)學生的發(fā)明創(chuàng)造意識，還可以促使學生在創(chuàng)造應用中實現深度探析，完成知識體系的深度建構。

比如，在教學“壓強”這一課時，教師可以引入應用問題，引導學生在問題引領下開展實驗探究，實現發(fā)明創(chuàng)造。比如，教師可以提出應用問題：“一質量為40kg的小孩準備通過結冰的河面，已知小孩一只腳掌的面積是160cm2，冰面可承受的最大壓強為20KPa，問怎樣才能通過河面？”該問題需要學生明確壓強大小與壓力和受力面積之間的關系，通過實驗探究得出公式P=F/S，并根據已有條件計算出小孩單腳對河面的壓強大小為25KPa，超過冰面可承受的最大壓強。對于這一情況，學生想到可以增大小孩與冰面的接觸面積，在不改變壓力大小的情況下減小壓強，比如可以制作一雙面積超過200cm2的木板鞋，此時，小孩就可以安全通過冰面。在應用問題場景中，學生積極利用實驗探究結論和物理知識進行發(fā)明創(chuàng)造，有效促進了學生物理知識應用能力的提升。

結語

綜上所述，深度學習理論下的物理實驗教學應充分重視調動學生的主觀能動性，借助生活經驗以及任務驅動等多元化方式提升學生實驗探究的效率，促使學生在實驗探究過程中有更深刻的收獲，從而實現物理知識的深度學習和體系建構。

【參考文獻】

［1］傅彥.初中物理分組實驗課有效教學初探

［J］. 中學生數理化（教與學），2021 （1）：34.

［2］齊占波，耿相亦，齊光學.基于“學習進階”的初中物理實驗進階策略研究［J］.理科考試研究，2023，30（16）：32-34.